Técnicas de Transportes – Primeira Parte
CARACTERÍSTICAS DO TRÁFEGO
Capacidade de uma via é a medida da sua possibilidade de acomodação do fluxo de tráfego. A
capacidade sofre influência direta da geometria da via.
As principais características do tráfego são:
1) FLUXO: número de veículos que passa por uma determinada secção de via na unidade
de tempo. É também denominado volume de tráfego. Os fluxos mais comumente
analisados são:
a) Anual: utilizado para determinação do índice de acidentes, estimar receitas para
pedágios e estudar tendências de tráfego.
b) Diário médio, ou simplesmente VDM (Volume Diário Médio): avaliar distribuição de
tráfego, medir demanda e programar melhorias.
c) Horário: estudos de capacidade, projetos geométricos e controle de tráfego.
Variações de Fluxo:
a) Diária: fluxos horários ao longo das 24 horas do dia. De maneira geral, este é
elevado na parte da manhã e da tarde, com um período vespertino de fluxo
constante mais reduzido que o destes períodos. Da relação entre o fluxo de uma
hora e o total tem-se o fator:
k = ( fluxo de uma determinada hora ) / VDM
b) Semanal: é o fluxo diário variando durante uma semana. Em vias urbanas, o fluxo
mantém-se constante durante os dias úteis, sendo mais elevados os fluxos das
segundas e sextas-feiras, respectivamente. Nas vias rurais e turísticas, o fluxo é
maior nos fins-de-semana e menor no decorrer dos demais dias.
c) Anual: é a variação dos fluxos no decorrer de um ano. A variação é mais sensível
no período das férias escolares.
d) Horária: importante para definir a intensidade do tráfego durante a hora de pico e
sua uniformidade, definida pelo fator de pico horário (FPH)
FPH = ( Fluxo Hora de Pico ) / 4 * (Fluxo dos 15 minutos de maior tráfego)
Para o dimensionamento de uma via, leva-se em conta a variação anual dos fluxos
horários. Se fosse adotado o maior fluxo como referência, os custos de construção também
seriam máximos.
Ao traçar a curva de (fluxo) x (ordem das horas) obtém-se claramente um ponto de
inflexão, que é tomado como a demanda necessária.
A ARTESP (Agência Reguladora dos Transportes do Estado de São Paulo) tolera 50 horas
anuais de desempenho insatisfatório.
2) COMPOSIÇÃO: medida em porcentagem, corresponde aos diferentes veículos os
quais formam o tráfego. Tem importância no dimensionamento das pistas de
rolamento, no projeto geométrico das vias, no sistema de transportes entre outros.
Os veículos são classificados em leves (automóveis, utilitários e camionetas) e
pesados (caminhões e ônibus). Há ainda uma classificação básica para caminhões,
que os coloca como médios (eixo traseiro simples), pesados (eixo traseiro duplo) e
carretas (reboques e semi-reboques).
São os veículos pesados que interferem na mobilidade dos veículos e devem ser
convertidos em fluxo equivalente de carros de passageiros quando levados em conta
no dimensionamento da via.
3) VELOCIDADE: Há sempre o interesse de se cruzar a maior distância possível no
menor tempo, levando-se em conta fatores tais como conforto e segurança. A
velocidade é dependente de alguns fatores: geometria da via, trânsito existente, de
cada veículo e seu respectivo condutor, do clima e da sinalização.
Conceitos de velocidade:
a) Velocidade de projeto ou diretriz (Vp): velocidade selecionada de acordo com o
projeto geométrico da via. É a máxima velocidade de segurança que pode ser
mantida. De uma maneira geral, quanto maior a velocidade diretriz, maiores são os
custos de construção.
b) Velocidade média de projeto (Vmp): média ponderada das velocidades de projeto
dos diversos trechos de uma via.
c) Velocidade instantânea ou pontual (Vi): é a velocidade desenvolvida por um veículo
num dado instante, medida por velocímetros e/ou “radares”. Usada para efeito de
fiscalização.
d) Velocidade de operação (V): aqui tem especial importância a distribuição de
velocidades em uma via, já que a velocidade de operação é definida como a
Velocidade do 85º Percentil (velocidade abaixo da qual 85% dos veículos
trafegam). Tem interferência direta da velocidade diretriz, do atrito com os demais
veículos, da presença de aclives/declives e do nível de fiscalização.
e) Velocidade Comercial (ou média global): é a velocidade determinada pela extensão
do trecho e o tempo de percurso, incluindo-se paradas.
A ocorrência de variações de velocidade se deve a alguns fatores:
- Volume de tráfego;
- Hora do dia (mais elevada de manhã e à tarde);
- Tipo de via e área (mais baixa em vias próximas ao centro das cidades e aumentando
progressivamente à medida que se afasta das cidades)
- Tipo de veículo;
- Faixas da via (as velocidades são inferiores nas faixas externas, mais na direita que
na esquerda, e aumentam nas faixas internas, da direita para a esquerda).
4) DENSIDADE: é a quantidade de veículos por unidade de distância. Percebe-se que tal
quantidade depende diretamente do espaçamento entre os veículos.
O espaçamento (e) é a distância entre as partes dianteiras de dois veículos sucessivos
em uma mesma faixa. O intervalo (I) é o tempo transcorrido entre a passagem de dois
veículos sucessivos por determinado ponto.
Então: e = V * I
O espaçamento médio quando se trata de mais veículos é melhor representado pela
relação: D = 1000 [m/km] / (e médio) [m/veic.]
Ou ainda, usando-se o fluxo como relação: F = 3600 [s/h] / I [s/veic.]
Portanto: F [veic/h] = V [km/h] * D [veic./km]
Observe que, se fosse possível aumentar indefinidamente a velocidade e a densidade
fluxos cada vez maiores seriam obtidos, mas, na verdade:
- Quando a densidade é mínima a velocidade é limitada pela geometria da via
(velocidade diretriz). Com o aumento da densidade, o espaçamento diminui e a
velocidade cai. Na densidade máxima (pára-choque à pára-choque), a velocidade é
zero.
O fluxo aumenta a partir da densidade zero e atinge um ponto crítico, e começa a cair à
medida que a densidade continua aumentando (quando a densidade é máxima, a
velocidade é zero e o fluxo, idem).
5) CAPACIDADE: número máximo de veículos que pode passar sobre uma dada seção
de uma faixa ou via com uma direção durante a unidade de tempo em condições
normais de tráfego/via.
Sobre condições ideais entende-se por:
- Fluxo contínuo, livre de interferências (pedestres, por exemplo);
- Presença de apenas veículos leves de passageiros;
- Faixas de 3,6m com acostamento, sem obstruções laterais a menos de 1,8m;
- Alinhamentos verticais e horizontais satisfatórios, garantindo uma velocidade maior ou
igual a 112 km/h e distâncias de visibilidade superiores a 450m.
Nas “vias ideais” a capacidade é de 2000 veículos/h/faixa quando se dispõe de várias
faixas, 2000 veículos/h total em ambos os sentidos (duas faixas com duas mãos de
direção) e 4000 véiculos/h total em ambos os sentidos para vias de três faixas com
duas mãos de direção.
NÍVEIS DE SERVIÇO:
São medidas das condições de operação de uma dada via. É qualitativa e leva em conta
inúmeros fatores, incluindo dentre estes a velocidade, o tempo de viagem, interrupções no
tráfego, liberdade e conforto, além de oferecimento de serviços de conveniência, segurança e
custos.
São definidos 6 níveis de serviço que devem obedecer condições básicas para enquadramento
em cada um destes: velocidade padrão (alterada a cada nível de serviço, e sempre inferior à
velocidade de projeto) e grau de saturação máximo (abaixo do qual deve estar o fluxo da
subsecção estudada).
Grau de saturação = Fluxo / Capacidade
Nível A – Escoamento livre, fluxo baixo e alta velocidade. O único controle do escoamento
deve-se ao motorista, à fiscalização, e condições geométricas da via.
Nível B – Fluxo estável e velocidades de operação ligeiramente restritas às condições de
tráfego. Ainda há liberdade de movimento.
Nível C – Fluxo ainda estável, mas a liberdade e velocidade de movimentação já são
controladas pelas condições de tráfego. A velocidade ainda é satisfatória, mas as
ultrapassagens já não são irrestritas.
Nível D – Próximo à instabilidade, o nível D apresenta velocidades toleráveis afetadas
constantemente pelo tráfego. Os motoristas perdem liberdade de movimento e, portanto, são
condições toleradas por períodos pequenos de tempo.
Nível E – O fluxo é instável e as paradas já são momentâneas. A velocidade não passa os 50
km/h.
Nível F – O escoamento é forçado, há formação de filas e congestionamento. As paradas se
tornam constantes e podem demorar.
A ARTESP recomenda que nas rodovias privatizadas do estado de São Paulo, o nível de
serviço seja pior que D em no máximo 50h/ano.
Fatores que afetam a capacidade e volume de serviço:
1) Fatores físicos:
a) Largura da faixa: faixas estreitas tem capacidade reduzida;
b) Obstrução lateral: muros de retenção, sinalização, semáforo, carros estacionados
reduzem a largura efetiva da faixa (estreitamento psicológico da pista);
c) Efeitos anteriores combinados: para efeitos de cálculo, é tomada a média
aritmética dos fatores de correção f1 e f2 (de cada lado da pista);
d) Acostamento: a presença de acostamento aumenta a largura efetiva da faixa, e
portanto, a capacidade da via é menos afetada.
e) Faixas auxiliares: são utilizadas para aceleração/desaceleração, conversões,
trechos de entrelaçamento, caminhões e ultrapassagens. Também aumentam a
largura efetiva da via.
f)
Superfície: uma pavimentação deteriorada afeta a segurança, o conforto e a
velocidade na via, gerando uma redução na capacidade.
g) Alinhamentos: os alinhamentos vertical e horizontal afetam a qualidade do
escoamento de tráfego, alterando a velocidade de projeto, a visibilidade e
segurança nas ultrapassagens.
h) Rampas: as rampas afetam a capacidade da via, pois reduzem a visibilidade à
distância, à ultrapassagem, e também afeta a distância de frenagem dos veículos
bem como reduzem a velocidade de caminhões em aclives acentuados. Em vias
de pista simples, este efeito é mais bem observado, uma vez que a ultrapassagem
é proibida, e o caminhão afeta a velocidade dos demais veículos em sua frente e
em sua traseira.
i)
Caminhões: devem ser considerados com fatores de equivalência, uma vez que
sempre ocupam o espaço de mais de um veículo, especialmente em vias com
aclives e declives numerosos.
2) Fatores de tráfego:
a) Tipos de veículos presentes na via (caminhões devem ser calculados em função
das inclinações de rampas, ônibus são considerados equivalentes a 1,6 veículo de
passageiro);
b) Distribuição de veículos por faixa – medido pelo fator direcional (um fator direcional
de 0,65 indica que 65% dos veículos dirigem-se em direção ascendente);
c) Variações do fluxo de tráfego – medido pelo FPH;
d) Interrupções do tráfego: pedágios, intersecções, cruzamentos em nível etc.
Cálculo dos níveis de serviço:
a) Capacidade (uvp/h)
Pistas com mais de uma faixa: C = 2000 * n * fL
Onde: C = capacidade (uvp/h em um sentido)
n = número de faixas em um sentido
fL = fator de ajuste de largura e obstrução lateral
Pistas simples: C = 2000 * fL
Onde: C = capacidade (uvp/h em ambos os sentidos)
fL = fator de largura e obstrução lateral
b) Fluxo (uvp/h)
Deve ser convertido em unidades equivalentes para ser comparável com capacidade,
assim:
F = Fa + Fb*fb + Fc*fc
Onde: F = fluxo equivalente (uvp/h)
Fa = fluxo de automóveis
Fb = fluxo de Ônibus
Fc = fluxo de Caminhões
fb = fator de equivalência de ônibus – usualmente 1.6
fc = fator de equivalência de caminhões – dependente das dimensões da
rampa e/ou visibilidade.
c) Volume de serviço:
O nível de serviço é determinado por duas características:
- Índice de Saturação da via: relação entre fluxo equivalente e capacidade;
- Velocidade de operação: função da velocidade diretriz e do índice de saturação;
Observações:
- O nível de serviço aumenta se a velocidade de projeto é a mesma (112 km/h), mas o número
de faixas também se eleva;
- Nos níveis D e E, a velocidade é baixa, e o número de faixas não faz diferença;
- A influência do FPH deve-se nos níveis C e D. Em vias idênticas, um menor FPH (fluxos
dispersos) gera pior nível de serviço;
- Quando a velocidade de projeto é baixa, certos níveis de serviço tornam-se inadmissíveis.
ESQUEMA PARA CÁLCULO DE NÍVEIS DE SERVIÇO
1º - Encontrar a capacidade da via
C = 2000 * n * fL
n é o número de faixas e fL é a média aritmética dos fatores de obstrução
2º - Encontrar o fluxo equivalente
F = Fp * (% automóveis) + Fp * (% caminhões) * fc
Onde Fp é o fluxo de projeto e fc o fator de correções para caminhões.
Para fc, assuma o pior nível de serviço possível, e calcule F/C
3º - Encontrar o nível de serviço
Com o valor de F/C e FPH, obtenha o nível de serviço
4º - Corrigir o valor de F/C
Observe se o nível de serviço obtido corresponde com o utilizado na tabela para obtenção do
fc. Caso seja, o valor de F/C está correto, caso contrário, obtenha o novo fluxo equivalente e o
F/C correto.